特殊应用模拟开关的优点及应用

随着市场对功能丰富的手机需求越来越强劲，具有特殊应用性能的模拟开关得到了最终设计的持续青睐。此举不仅能降低材料成本(BOM)，还有助于提升设计性能并满足对产品上市时间的要求。本文将通过若干实际用例指导系统设计人员如何降低冲击噪声(pop noise)、检测充电器及改进眼图张度。
　　
同时，本文还通过比较传统方案与集成方案说明了手机市场向多媒体设计发展过程中采用这种高性能模拟产品所带来的好处。
　　
降低冲击噪声
　　
由浪涌电流引发的冲击噪声仍是设计人员所面临的艰巨挑战，特别是当最终用户启动音乐和通话功能之间的切换时。只要最终用户开启了音乐功能，这种恼人的噪音就会给人带来不愉快的体验。如图1所示，在音频放大器工作时，通过交流耦合电容器的电源开/关浪涌电流是产生冲击噪声的元凶，此时的音频共模电压会急剧升高。
　　
目前市场上已有多种解决方案。其中之一是增加额外的放大器使音频输出具有“0V”偏置，从而最小化紧邻耳机之前的交流耦合电容器的大小。因为大多数耳机放大器被整合进了基带处理器或电源管理单元(PMU)，因此增加这种放大器不仅增加了材料成本，还加大了功耗。
　　
图1显示了另一种方法，这种方法在音频信号通路中增加了一个独立充电通路，从而允许交流耦合电容器在被切换至耳机或主通路前被完全充电。这可借助基带处理器的通用I/O进行控制，让音频放大器和开关先上电，主信道开关此时处于关闭状态。音频输出的共模电压将开始从0升至VCC/2。一段时间后(以10ms为参考)，耦合电容器两端被充电至等电位，这时再开启主信道就完全不会有浪涌电流了，因为此时电容器两极之间的压差为0V。



图1：具有低THD和负摆幅功能的音频开关可以消除音频冲击噪声。
　　
这种开关很适合单个USB连接器(D+/D-引脚)被耳机和USB数据线共享的手机和MP3/MP4播放机采用。低的总谐波失真(THD)对音频声道来说非常重要。另外，由于开关被安放在交流耦合电容器之后，因此必须处理低THD下很大的反向信号摆幅。这种开关的超低关断电容允许高速USB信号借助该器件进行“线或”连接。而较低的寄生电容也是高速USB 2.0标准的一致性测试的关键。

特殊应用USB开关
　　
随着目前的市场趋势向单一USB充电器/数据端口的转变，特殊应用USB开关已经成为带充电器检测功能的手机设计中的一种常规配置。图2是这种开关应用的一个范例。



图2：带充电器检测功能的USB开关非常适合高速USB应用，其USB电源和数据端口是共享的。